CN104048745A - 一种网络测振仪 - Google Patents
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Abstract
一种网络测振仪，包括移动终端、控制分析器及测振仪子机，所述控制分析器包括远程测振模块、系统管理模块、数据分析模块、信息管理模块及数据库，所述移动终端通过通讯网络与控制分析器连接，所述控制分析器通过通讯网络控制测振仪子机，所述测振仪子机有若干台;本发明的有益效果是：1、数据分析处理能力强；2、测振子机适应环境能力强；3、成本低、功耗低；4、零导线、零接头、零干扰；5、仪器及数据安全系数高；6、数据实时上传、排除人为干扰；7、自带身份识别芯片、信息可溯源；8、组网灵活、大规模测振；9、功能强大、智能化程度高；10、可在线升级系统版本；11、可进行与数据中心联网进行语音交流。
Description
技术领域
本发明涉及工地现场施工设备，特别适用于工地现场爆破、实时监测，尤其是一种适用于桥梁、楼房爆破，桥梁、隧道实时监测的网络测振仪。
背景技术
爆破振动测试是爆破施工的重要环节，一方面通过爆破振动测试，可以研究爆破方法、爆破参数对爆破地震的振动强度的影响，进而指导爆破施工，增进爆破施工效率；另一方面确保被保护物（工区周围人员和建筑物）的安全性，避免纠纷发生，给企业带来利益。
现有爆破振动测试设备主要是通过监测质点振动速度的三个分量值、主振频率及振动速度随时间的衰减变化曲线，其组成部分是传感器、记录器和数据分析器，如国内的成都中科测控公司产TC-3850/4850型爆破测振仪、四川拓扑测控科技有限公司产NUBOX-5016/6016系列爆破振动智能监测仪、美国产Mini-seisce爆破地震测试仪。
现有爆破振动测试设备主要是利用磁电式速度传感器、测振仪主机、电脑软件分析系统实现爆破振动测试。磁电式速度传感器可根据振动强度变化产生模拟电压信号的变化，这种电压信号经过线缆传递至测振仪主机后经过滤波电路、放大电路、AD转换电路形成数字信号存储在测振仪主机，然后利用USB、网络等手段将数据上至电脑进行数据分析处理，测振仪主机主要是利用嵌入式软件开发方式具有参数设置、波形显示等简易功能。
现有部分爆破测振仪加入了GPS、三维陀螺仪等技术对仪器进行的了赶紧但整个原理没有进行改变，使得爆破振动测试设备在实际测试过程具有以下难以克服的缺点和不足，由于这些问题的存在使得爆破振动测试技术很难在行业中得到普及：
1、不适合大规模测振。测振仪主机和传感器，必须是一对一暨一个传感器就要配置一个测振仪主机，按照国家《爆破安全规程》（GB6722—2003）的行业规范要求，为研究爆破振动效应作用特征，需在一定范围内，在特定的地质地形条件下，测定爆破地震波的传播规律。测点数目要足够多，一般一条侧线上测点数不少于6个。利用现有设备就需要6个整套设备，由于现有测振仪的制造原理导致其成本昂贵很难推广。
2、具有无法避免的系统误差。传感器与测振仪之间通过线缆连接，线缆长度和接头安装的松紧都会产生一定的电容、电阻干扰对振动数据的准确性产生影响，具有不可避免的系统误差。
3、昂贵、容易损坏。测振主机由于具有屏幕、按键、旋钮等部件，体积较大很难采用防压、防水等外壳工艺，而且为了避免系统误差过大要求线缆不能太长，主机又不能离爆破现场太远。因此经常会发生测振主机由于爆破现场产生的各种飞石等其他因数产生损坏的现象，至使整个测振系统无法使用。
4、无法有效识别传感器，可靠性存有漏洞。现有的各种测振仪均很难有效对传感器对使用的传感器进行有效的身份识别，无法确保传感器是否按照规定经过标定，其产生的数据可靠性具有漏洞。
5、孤立的仪器、损坏后数据无法恢复。现有的测振仪主机虽然各有特点，但仍然是一个独立的仪器设备，采用独立的工作模式，测试数据、仪器信息以及内置程序等均在仪器本地存储，一旦设备损坏，所有信息将全部丢失。
6、嵌入式软件系统处理能力低下。现有测振仪无论采用什么处理器芯片，由于嵌入式限制，处理器主频在8M-20MHz之间，无法满足爆破振动测试技术的发展需要，难以进行复杂的模型分析计算。
7、仪器不具有物联网特性，不具有在线升级特点，返厂维修升级费用昂贵。伴随信息技术的快速发展，很多工程爆破振动测试技术的理论研究均取得了突破，然而现有的测振仪设备，仍只能沿用老旧的计算方法和分析模式，无法进行程序升级，将导致各种先进的技术研究成果难以在实际的爆破振动测试中有效的转化为生产力和充分发挥作用。
中国专利（公开号 202734954U）该实用新型公开了一种能够远程设置测振仪配置参数及对爆破振动信号进行采集并将爆破振动信号自动上传到服务器的远程测振仪。其包括基于Linux嵌入式系统的采集器及运行安卓系统的交换器，所述采集器通过网口与交换器连接；且所述交换器通过无线网络与服务器相连。该实用新型对现场采集的爆破振动信号实现实时上传、从而实现在线计算和分析处理，克服人为因素的干扰，提高了测振数据及分析结果的可信度，提高了测振分析报告在法律层面上的公信度。
上述公开文件中所述的远程测振仪不适合大规模测振，测振仪主机和传感器，必须是一对一暨一个传感器就要配置一个测振仪主机，特别是其孤立的仪器、损坏后数据无法恢复，尤其是无法有效识别传感器，可靠性存有漏洞。
发明内容
本发明为了解决现有的测振仪不适合大规模测振，测振仪主机和传感器，必须是一对一暨一个传感器就要配置一个测振仪主机，特别是其孤立的仪器、损坏后数据无法恢复，尤其是无法有效识别传感器，可靠性存有漏洞等问题，提供一种基于物联网概念设计并研发的新一代爆破振动智能测试仪器，实现了爆破数据采集与传输无缝对接和管理，确保爆破监测结果的真实有效，现场不需要布线，组网灵活，综合成本低，可扩展性好的网络测振仪。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种网络测振仪，包括移动终端、控制分析器及测振仪子机，所述控制分析器包括远程测振模块、系统管理模块、数据分析模块、信息管理模块及数据库，所述移动终端通过通讯网络与控制分析器连接，所述控制分析器通过通讯网络控制测振仪子机，所述测振仪子机有若干台。
所述的控制分析器还包括通过通讯网络自动升级的在线升级系统。
所述的控制分析器内置有身份识别装置。
所述的数据库包括仪器信息库及振动数据信息库，所述数据库通过数据交换系统与另一台进行数据交换。
所述的测振仪子机至少有1台。
所述的测振仪子机有6台。
所述的通讯网络为无线通讯网络。
所述的通讯网络为为zigbee 无线数据传输网络。
所述的通讯网络为3G无线数据传输网络。
所述的网络测振仪子机由核心板、主板、通讯板、面板、传感器机芯、电源、外壳七部分组成，核心板主要包括处理器器芯片、内存、存储，主板包括转换电路、调理电路、电源控制电路、WIFI通许接口、核心板接口、传感器连接接口，面板采用PVC面板，包括电源指示灯、运行状态指示灯、工作状态控制按键及指示灯、天线接口、多功能接口、水平泡，传感器机芯采用磁电式速度传感器，分别设有径向、切向、垂向三个传感器机芯，与壳体通过胶封刚性连接。
本发明的有益效果是：1、数据分析处理能力强；2、测振子机适应环境能力强；3、成本低、功耗低；4、零导线、零接头、零干扰；5、仪器及数据安全系数高；6、数据实时上传、排除人为干扰；7、自带身份识别芯片、信息可溯源；8、组网灵活、大规模测振；9、功能强大、智能化程度高；10、可在线升级系统版本；11、可进行与数据中心联网进行语音交流。
附图说明
图1是本发明控制分析仪的框架图。
具体实施方式
参照图1，本发明包括移动终端、控制分析器及测振仪子机，所述控制分析器包括远程测振模块、系统管理模块、数据分析模块、信息管理模块及数据库，所述移动终端通过通讯网络与控制分析器连接，所述控制分析器通过通讯网络控制测振仪子机，所述测振仪子机有若干台。
所述的控制分析器还包括通过通讯网络自动升级的在线升级系统。
所述的控制分析器内置有身份识别装置。
所述的数据库包括仪器信息库及振动数据信息库，所述数据库通过数据交换系统与另一台进行数据交换。
所述的测振仪子机至少有1台。
所述的测振仪子机有6台。
所述的通讯网络为无线通讯网络。
所述的通讯网络为为zigbee无线数据传输网络。
所述的通讯网络为3G无线数据传输网络。
所述的网络测振仪子机由核心板、主板、通讯板、面板、传感器机芯、电源、外壳七部分组成，核心板主要包括处理器器芯片、内存、存储，主板包括转换电路、调理电路、电源控制电路、WIFI通许接口、核心板接口、传感器连接接口，面板采用PVC面板，包括电源指示灯、运行状态指示灯、工作状态控制按键及指示灯、天线接口、多功能接口、水平泡，传感器机芯采用磁电式速度传感器，分别设有径向、切向、垂向三个传感器机芯，与壳体通过胶封刚性连接。
本发明的控制分析器是在整个网络测振仪中起到操作控制、数据显示分析等交互功能，其利用移动应用软件开发技术、移动互联网技术在高性能移动终端上嵌入网络测振仪控制分析软件系统，形成对网络测振子机的设备控制、参数设置、数据读取、仪器管理等一系列功能。
本发明的网络测振仪子机，也可以称为智能传感器，是振动测试的核心设备，其遵循物联网技术理念，内置三维传感器、转化电路、记录器、身份识别芯片、处理器、无线网络通信电路，形成了易安装、易使用的新一代网络测振仪器，一套网络测振仪标配6台网络测振仪子机。
本发明的移动终端也可采用手机及电脑，其操作系统可使用Android、IOS及Windows系列。
本发明的工作原理如下：
远程测振技术是指工程爆破振动测试的数据可以实时上传至远端数据中心，爆破企业、专家、监管单位可以通过远程测振系统查看测振数据并进行安全评估等操作，其核心是打破了现有各个测振单位或企业孤立测振的现状，实现数据信息共享互通，实现仪器信息库、振动数据信息库、专家数据信息库的建立。
远程测振技术的实现前提是测振仪器必须具有智能网络传输功能，能够将测振数据按照规定的格式及时上传至服务器，同时还需具备一定的安全防护措施，防止传输过程中出现数据安全问题。
其步骤为：
a、企业、仪器信息备案
首先，企业要将自身信息和仪器信息在工程爆破远程测振系统中进行备案。
b、测振子机标定
为了振动数据的标准的统一，需要对所有测振子机内置的传感器在统一条件和要求下进行标定，并将标定数据上传至工程爆破远程测振系统中，以便日后校准时进行对比分析。
c、测振任务、参数设置
根据爆破方案对爆破振动危害进行预估，利用控制分析器进行任务核心信息编写，并对所有测振子机进行任务预制和参数设置，明确触发电平、记录时长等。
d、现场安装、测振
依据爆破方案和爆破安全标准要求，将测振子机固定在测振地点后，手动或用控制分析器遥控启动测振子机，使其进入采集状态。爆破时，测振子机会自动记录振动数据并在测振子机中进行临时存储。
e、数据读取、上传
利用数据分析器可对所有测振子机进行扫描和数据读取，整个读取过程采用一键式操作，在与数据中心联通的情况下会自动上传数据，无网环境下也可先读取后在控制分析器中保存，以后有网条件下进行上传。
f、数据显示、分析
测振数据在控制分析器和远程测振系统上均可进行数据显示和数据分析处理。
g、任务信息撰写和测振报告生成
由远程测振系统进行测振任务信息的完善及补充后，系统会自动生成振动测试报告，为企业或监管单位进行及时查阅。
h、专家远程评估及评估报告生成
并可由企业申请，在远程测振系统专家库中随机抽取专家，专家通过远程测振系统对数据进行分析后，给出相应的安全评估结论，系统会根据所有信息生成评估报告。
i、报告下载和查阅
可用控制分析器下载本企业的所有测振报告与评估报告，可进行检索、预览、打印等操作，也可通过远程测振系统进行下载、预览，所有报告均由二维码标示，可通过手机等移动工具进行二维码辨识。
远程校准技术是指不需要把测振子机送到指定的校准机构，在爆破现场即可对其灵敏度在一定范围内进行校准，其原理是通过振动波形比较法实现远程波形对比分析，计算校准灵敏度，并写入系统，保留校准波形。
a、基准波形确立
在测振子机标定的同时，利用现场校准仪（通常有正弦信号校准仪和瞬态冲击信息号校准仪）产生一个基准振动波形，并将标定灵敏度与基准振动最大幅值、频率、波形等信息计入远程测振系统数据库。
b、现场校准波形采集
长时间使用后或重点爆破工程使用前，可利用测振子机和现场校准仪进行远程校准，远程校准时需将测振子机打到监测工作状态，通过控制分析仪中得远程校准功能进行校准波形采集。
c、波形对比分析
控制分析仪会根据子机身份标识在远程测振系统中自动寻找基准波形，并与校准波形进行波形对比分析，主要对比两个波形的频率是否符合爆破安全标准要求，频率差是否超过允许范围，符合条件的进行振动幅值对比，并根据幅值变化计算校准灵敏度。
d、校准灵敏度设置
校准灵敏度如果在允许误差范围内，控制分析仪会自动将校准后的灵敏度写入测振子机，为爆破振动测试提供更精确的振动数据。如果超出允许误差范围，控制分析仪会提醒用户到标定中心进行再次标定，同时将该测振子机列入不可用状态，使其不能进行爆破振动测试、只可重新校准或标定。
本发明具有：1、数据分析处理能力强；2、测振子机适应环境能力强；3、成本低、功耗低；4、零导线、零接头、零干扰；5、仪器及数据安全系数高；6、数据实时上传、排除人为干扰；7、自带身份识别芯片、信息可溯源；8、组网灵活、大规模测振；9、功能强大、智能化程度高；10、可在线升级系统版本；11、可进行与数据中心联网进行语音交流等优点。
以上所述只是用图解说明本发明的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和使用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (10)
1.一种网络测振仪，其特征在于：包括移动终端、控制分析器及测振仪子机，所述控制分析器包括远程测振模块、系统管理模块、数据分析模块、信息管理模块及数据库，所述移动终端通过通讯网络与控制分析器连接，所述控制分析器通过通讯网络控制测振仪子机，所述测振仪子机有若干台。
2.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的控制分析器还包括通过通讯网络自动升级的在线升级系统。
3.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的控制分析器内置有身份识别装置。
4.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的数据库包括仪器信息库及振动数据信息库，所述数据库通过数据交换系统与另一台进行数据交换。
5.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的测振仪子机至少有1台。
6.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的测振仪子机有6台。
7.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的通讯网络为无线通讯网络。
8.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的通讯网络为为zigbee 无线数据传输网络。
9.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的通讯网络为3G无线数据传输网络。
10.根据权利要求1所述的一种网络测振仪，其特征在于：所述的网络测振仪子机由核心板、主板、通讯板、面板、传感器机芯、电源、外壳七部分组成，核心板主要包括处理器器芯片、内存、存储，主板包括转换电路、调理电路、电源控制电路、WIFI通许接口、核心板接口、传感器连接接口，面板采用PVC面板，包括电源指示灯、运行状态指示灯、工作状态控制按键及指示灯、天线接口、多功能接口、水平泡，传感器机芯采用磁电式速度传感器，分别设有径向、切向、垂向三个传感器机芯，与壳体通过胶封刚性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140917 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |